甲基丙二酸血症（MMA）是我國最常見的有機酸代謝病，患兒多在一歲內發病，在應激、感染、預防接種、飢餓或藥物等誘因刺激下，極易引發患兒急性代謝危象，多臟器損傷，病情進展迅速，診治不及時可導致死亡，致死率很高。本病臨床表現缺乏特異性，個體差異顯著，需通過生化代謝及基因分析確診，並根據診斷的疾病類型進行個體化飲食幹預與藥物治療。
早前一則「罕見病患兒被『困』武漢」的新聞牽動著不少人的心，因疫情影響，他賴以生存的藥物和特殊配方奶粉所剩無幾，而他得的便是MMA，且其曾有過一個姐姐，僅出生5天就不幸夭折，後經醫生推斷，可能也是因為甲基丙二酸血症……
MMA作為常見的遺傳代謝病，行業內對其的研究從未停止過，目前已被納入國家衛健委第一批罕見病目錄。
近期，北京大學第一醫院兒科楊豔玲教授團隊便在JOURNAL OF INHERITED METABOLIC DISEASE上發表重要文章。通過對301例單純型MMA患者的臨床、生化和遺傳特徵進行回顧性分析，擴展了我國單純型MMA患者的臨床表型譜和基因型譜。同時鑑於MMA是可治可防的遺傳代謝病，通過新生兒篩查可以早期發現，早期治療，減少不可逆轉的併發症，降低病死率，因此推廣新生兒篩查是防控的關鍵。針對新生兒取樣難的困境，貝瑞基因業內領先的幹血斑痕量DNA全外顯子組檢測技術為該項研究提供了堅實的技術保障，本期小編帶你快速了解該研究的重點。
研究目的
總結單純型甲基丙二酸血症的臨床表型及分子遺傳學特點,探討診斷、治療及預防對策。
研究方法
回顧性收集1998年1月到2018年12月確診的301例MMA患者，從外周血或者幹血片中提取患兒及其父母的基因組 DNA。採用 Sanger 測序、靶向捕獲二代測序或者全外顯子測序分析、多重連接依賴探針擴增技術、定量PCR等技術進行基因診斷。根據發病年齡，分為早髮型(發病年齡≤ 12 月齡)和晚髮型(發病年齡>12 月齡)。根據個體情況，給予鈷胺素、左卡尼汀、特殊飲食及對症治療。
幹血斑痕量DNA全外顯子組檢測技術：
由於幹血斑DNA量少，且存在降解可能，一直很難實現高質量的WES檢測。貝瑞基因通過研發創新的建庫方法，使DNA起始量從1ug降低到50ng，實現幹血斑痕量DNA與外周血WES數據的覆蓋度、均一性相當。為新生兒遺傳病的WES快速檢測奠定了堅實的技術基礎。
研究結果
1. 臨床表現
在234例有詳細臨床資料的MMA患者中，170例（72.6%）早髮型（1歲以前發病），64例（27.4%）晚髮型，主要表現為代謝危象（67.1%）、神經系統損害（65.4%）、血液系統異常（31.6%）、消化系統異常（16.2%），腎損害（8.5%）。其中運動障礙、貧血、昏迷和餵養困難等微表型在早髮型和晚髮型患者之間存在差異（表1）。
表1：234例單純型MMA患者臨床特徵
2. 遺傳學特徵
在301例患者中有218例（72.4%）檢測到MMUT、MMAA、MMAB、MMADHC、SUCLG1和SUCLA2基因變異，204例為MMUT變異（mut型），7例為SUCLG1變異（線粒體DNA耗竭症候群9型），3例為MMAA變異（cblA型），1例為MMAB變異（cblB型），1例為MMADHC變異（cblD型），2例為SUCLA2變異（線粒體DNA耗竭症候群5型）（圖1）。
圖1：218例單純型MMA患者中基因突變情況
從218例單純型MMA患者中檢測到45個新發現變異和77個已報導變異（表2），45個新發現變異情況（詳見原文，表3略）。
表2：218例單純型MMA患者中檢測到的45個新突變和77個已報導突變
3. MMUT基因變異情況
在MMUT基因中共發現99個變異，包括75個錯義、19個缺失/插入變異，以及5個剪接位點變異，位於MMUT基因的2號-13號外顯子之間（圖2）。主要變異位點位於3號外顯子（30.4%）、6號外顯子（15.2%）和2號外顯子（10.0%）（圖3），71.2%變異位點位於編碼底物結合區的N端結構域（圖4）。
圖2：MMUT基因變異位點的分布
圖3：MMUT基因變異位點在不同外顯子中的分布
圖4：MMUT基因變異位點在不同結構域中的分布
MMUT基因中62個變異在人類基因變異資料庫（HGMD）報導過（詳見原文，表4略），37個新的變異為新發現變異，包括23個錯義變異，12個缺失/插入，2個剪接位點變異（詳見原文，表3略）。本研究中，MMUT基因c.729_730insTT變異是中國人群中最常見的變異，變異頻率達14.2%，其次為c.1106G>A（p.R369H）和c.914T>C（p.L305S），分別佔所有等位基因的7.6%和5.4%（表5），早髮型患者c.729_730insTT變異頻率高於晚髮型患者。
表5：本研究與歐美研究關於MMUT基因常見變異的等位基因頻率差異
4. SUCLG1、MMAA基因變異情況
在SUCLG1基因中發現了10個變異位點，其中6個是已報導位點。4個新變異包括c.724delA微小缺失和三個錯義變異c.188T>c（p.F63S）、c.445C>T（p.Q149X）和c.713A>G（p.D238G）。c.724delA缺失引起移碼變異導致蛋白合成提前終止，三個錯義變異在人、鼠和獼猴的保守區域，4個新變異在ExAC、1000G和gnomAD資料庫中沒有等位基因頻率，除一個無義變異被Mutation Assessor預測具有很大的影響，其他三個變異被認為影響不大（詳見原文，表3、表4略）。
在三名患者中發現了六種MMAA基因變異，包括四種錯義變異（c.586C>T，c.650T>A，c.742C>T，c.898C>T）和兩種微缺失（c.503delC和c.590_593del），這些變異影響蛋白質的表達，3名患者均為MMAA基因的複合雜合變異。
5. SUCLA2、MMAB和MMADHC基因變異情況
在SUCLA2基因中檢測到4個變異，3個變異為新發現的，包括兩個錯義變異和一個剪接位點變異。儘管錯義變異c.851G>A（p.R284H）和c.971G>A（p.G324D）為新發現變異，但它們影響的胺基酸與已報導的致病變異p.R284C和p.G324S相同，這增加了兩種新變異致病的可能性，這兩個新的變異被預測為致病的。
只有1例患者存在MMAB基因複合雜合變異，兩種變異位點c.562G>A和c.577G>A均被報導為致病性。
在MMADHC基因中存在一個新的純合子變異c.2T>G，為起始密碼子變異，根據ACMG指南，該位點被鑑定為致病性變異。
6. MMA基因型與表型的相關性
對163例有詳細臨床資料和遺傳學分析結果的患者進行表型與基因型之間相關性研究。表6總結了mut型和其他類型患者中三種最常見的臨床症狀頻率，mut型患者的代謝危象發生率明顯高於其他類型的MMA患者（p<0.001），而神經系統受累和血液系統異常無顯著差異。
表6：單純型MMA患者不同亞型之間常見臨床特徵的比較
討 論
本研究通過對中國301名患者進行系統分析，探討中國人群中單純型MMA的臨床、生化和遺傳特性並擴展了中國人群的遺傳變異譜。
【結論1】19.3%（58/301）為新生兒篩查發現的患兒，他們的早期診斷對於後續治療及預防嚴重併發症和死亡是有益的，說明新生兒篩查是單純型MMA患者的早期診斷、指導治療、改善預後的關鍵。
【結論2】218例進行基因檢測的單純型MMA患者中，95.5%的患者攜帶MMUT、MMAA和MMAB基因變異，MMUT最常見。本研究檢測到45個為新發現變異和77個為已報導變異，且鑑定出了SUCLG1基因4個新的變異位點和SUCLA2基因3個新的變異位點，極大地豐富了中國人群的基因變異譜。
【結論3】本研究檢測到99個MMUT基因變異，37個為未報導變異，最常見的變異是c.729_730insTT、c.1106G>A和c.914T>C，其中c.729_730insTT變異頻率明顯高於歐美人群，c.914T>c的變異頻率也高於歐美人群，二者可能是中國人群中獨有的變異，表明我國單純型MMA患者基因譜不同於歐美國家。
【結論4】基因型與表型關係：MMA患者主要表現為代謝危象（67.1%）、神經系統損害（65.4%）、血液系統異常（31.6%）。代謝危象在mut型MMA患者中更為常見，對於mut型患兒，應及時給予積極治療，預防代謝危象的發生。頭顱影像異常和貧血在不同基因型間無差異。這些發現提高了對基因型和表型關係的認識。
【結論5】全外顯子組測序是一種靈敏、經濟的檢測方法，幫助臨床對更多的病例進行明確診斷。幹血斑不僅可以用於MS/MS的生化檢測，還可用於基因組檢測分析，無需重新採血，幫助患者快速診斷。
總 結
本次研究收集了來自我國301例單純型甲基丙二酸血症患兒的臨床資料，並對其臨床和遺傳學特徵進行分析，為我國單純型甲基丙二酸血症的臨床表型與基因型研究以及防控策略探索提供了基礎。
隨著新生兒篩查技術的普及，越來越多的新生兒在症狀出現之前確診, 在症狀前開始治療的患兒可避免發病，延誤治療則可能引起多系統損傷。建議針對常見基因變異進行攜帶者篩查，將單純型甲基丙二酸血症防控關口前移，促進疾病早發現、早診斷、早治療，進一步提升出生缺陷防控水平，提高出生人口素質。
貝 瑞 小講堂
一
甲基丙二酸血症病因及分型
甲基丙二酸是人體內的一種代謝產物。正常情況下，體內產生的少量甲基丙二酸能及時排出體外，不會造成任何危害。而遺傳性甲基丙二酸血症患者由於甲基丙二醯輔酶A變位酶 (mut)缺陷或其輔酶鈷胺素(維生素B12)代謝缺陷，正常的代謝途徑被破壞，使甲基丙二酸大量產生，蓄積到身體的各個器官。
目前根據酶缺陷的類型可以將其分為MUT缺陷型及其輔酶鈷胺素代謝障礙兩大類。MUT缺陷型中無活性mut0型患者起病最早，80%在生後數小時至1周內發病。輔酶鈷胺素代謝障礙包括6大類，其中cblC、cblD、cblF這3種類型患者合併同型半胱氨酸血症，這是中國患者中常見類型。
二
臨床表型複雜多樣
甲基丙二酸蓄積在腦、血液、腎臟等臟器後，會對臟器產生毒性作用，從而產生一系列複雜的臨床症狀。患兒多在一歲內發病，致死率可達 36% 。經治療存活的患者，也可能存在不同程度的智力和運動殘疾。
三
治療及預後
治療原則為減少甲基丙二酸及其旁路代謝產物的生成和加速其清除。
1. 急性期治療
應以補液、糾正酸中毒及電解質紊亂為主，同時限制蛋白質攝入，供給充足的熱量，避免靜滴胺基酸。
2.長期治療
（1） 飲食治療：維生素B12無效或部分有效的單純型MMA患者以飲食治療為主，可食用特殊配方營養粉或蛋白粉，而大部分合併同型半胱氨酸血症不需要嚴格控制天然蛋白質攝入。
（2） 藥物治療：
a.維生素B12：用於維生素B12有效型的長期維持治療。
b.左旋肉鹼：調節輔酶A的穩態，促進甲基丙二酸和丙醯肉鹼排洩，增加機體對天然蛋白的耐受性。
c.甜菜鹼、葉酸：用於MMA合併同型半胱氨酸血症患者。
（3） 康復訓練：部分運動神經受損的患者需要進行感覺、運動、語言等康復運動。
四
預後判斷
患者的預後主要取決於疾病類型、發病早晚以及治療的依從性。維生素B12有效型預後較好，其中cblA型預後最好；維生素B12無效型預後不佳，mut0型預後最差。發病早的患者，病情重、預後差，但發病晚及部分篩查患者預後較好，大部分經過治療後生長發育正常，少部分出現運動落後。近年來隨著診斷技術的提高和新生兒疾病篩查的普及，甲基丙二酸血症的診斷越來越早，有利於早期有效的治療並改善長期預後。
參考文獻：
[1] Kang L , Liu Y , Shen M , et al. A study on acohort of 301 Chinese patients with isolated methylmalonic acidemia[J]. Journalof Inherited Metabolic Disease, 2019, 43(2).